具有导光和布光功能的景观亮化用太阳能发光路砖的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能发光路砖；更具体地，是涉及一种具有导光和布光功能的太阳能发光路砖。

背景技术：

利用带有led照明功能的太阳能发光路砖铺设路面，不仅可以将太阳能转换为led照明所需的电能，节约能源，而且led照明能够在控制中心的控制下实现色彩、亮度和/或照明图案的变化，从而提供智能指示/照明功能，起到景观亮化作用。

现有的太阳能发光路砖大多采用led点光源作为发光源。例如，中国专利文献cn202073003u、cn206127825u、cn205474712u和cn205480763u所公开的太阳能发光路砖，其中的发光源均为朝上照射的led点光源，led点光源发出的光线朝上穿过路砖面板后射向外界，使整个发光路砖看上去仅在各个led点光源处呈现出光斑，眼睛直视有耀眼眩晕感觉。尽管路砖面板通常会做凹凸不平的防滑图案或进行磨砂处理以达到防滑效果，但带有防滑图案或经磨砂处理的路砖面板也只能局部发光发亮，无法使整个路砖面板发亮，存在发光不均匀、照明效果差的问题，导致装饰效果并不理想。

针对上述问题，现有一些发光路砖采用了匀光结构。例如，中国专利文献cn201671297u提供了一种背光板式的led发光路砖；如图1所示，其包括有单面开口的壳体1、扣接在壳体1开口处的透光体2、led3、用于焊接固定led3的电路板4，电路板4安装固定在壳体1的内侧；透光体2的下方安装固定有用于传递led3产生的光线的导光板5，led3排列在导光板5的侧面。在使用时，led3产生的光线从导光板5的侧面照射进入，使导光板5均匀发光，再透过透光体2照射出去，从而形成led背光板式的发光路砖。

又例如，中国专利文献cn205529749u提供了一种设有散光片的太阳能路砖。如图2所示，其包括外壳1，外壳1内安装有发光源2、太阳能电路板及电池，发光源2上方安装有透光层3，透光层3下方设有散光层4；发光源2包括若干矩阵布置的led蓝白灯，散光层4靠近透光层3的一侧为平面，散光层4靠近发光源2的一侧包括有若干紧密排列的散光单元；外壳1与透光层3之间采用胶水密封。

以上两件专利文献中，通过在led光源的上部加设导光板或散光层，达到了匀光效果。然而，为了使散光层和导光板均匀出光，其出光面需排布有匀光用的光学结构，正是由于此光学结构的存在，使得其出光面无法与路砖面板直接封装成一个整体，出光面和路砖面板之间必需隔着一种折射率低的介质(例如空气)，如果用较高折射率的封装材料(例如硅胶)将两者封装在一起，则出光面的光学结构就遭到破坏，起不到匀光作用了。

进一步地，以上两件专利文献中，led及电路板等设置在路砖的中空内腔，路砖面板所承受重量通过四周框架部分向下传递，路砖面板的受力集中于其四周与框架接触部分，导致路砖面板因同时受压力与剪切力作用而容易破碎。并且，此时框架受力非常大，尤其是考虑到发光路砖通常所铺设的路面可能有非机动车行驶甚至设有机动车停车位的现状，框架如果经受反复高强度冲击碾压，很短时间内就会变形、破损甚至断裂，而即使很微小的框架变形也会使依赖于框架的防水结构遭到破坏。

有鉴于此，中国专利文献cn108302425a提出了一种漫反射式太阳能发光路砖。如图3所示，该发光路砖包括底板5、透光性硬质面板3、透光性封装材料层4、光伏电池1以及led光源2，该led光源包括电路板和设置在该电路板上的led发光元件；封装材料层4设置在底板5和硬质面板3之间，并与底板5和硬质面板3紧密接触；光伏电池1封装在封装材料层4内；硬质面板3相邻于封装材料层4的一侧具有凹槽，led发光元件设置在该凹槽内，并被配置为朝发光路砖的侧向发光；凹槽内的剩余空间由透光性灌封材料所填充。

该太阳能发光路砖中，硬质面板、封装材料层和底板紧密接触，三者形成一个导光层，硬质面板上表面由于密布凹凸不平的防滑图案和/或磨砂处理从而形成该导光层的出光面，底板上表面和/或下表面形成该导光层的反射面，侧向发光的led发光元件所发出的光线在该导光层内进行传播，最后通过硬质面板的上表面(导光层的出光面)较为均匀的射出。

该太阳能发光路砖同样存在有待改进之处。例如，侧向发光的led发光元件发出的光线中，在靠近led发光元件的区域，有大量的光线在到达出光面(硬质面板的上表面)时的入射角大于导光层的临界角而造成光线的直接射出，从而导致靠近led发光元件的区域亮度明显高于远离led发光元件的区域，整个硬质面板的发光仍然不够均匀；为提升光伏电池发电效率，光伏电池上表面的吸收率通常较高，使得部分光线在未到达反射面之前就被光伏电池遮挡并吸收，造成了光线的迅速衰减，从而导致靠近led发光元件的区域亮度高于远离led发光元件的区域，加剧了硬质面板的发光不均匀性，并降低了整个路砖面板的亮度；硬质面板相邻于封装材料层的一侧具有凹槽，此凹槽对硬质面板的强度造成了一定影响，有损整个路砖的承载强度。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种结构紧凑、承载强度高且具有优异发光效果的太阳能发光路砖。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供了一种具有导光和布光功能的景观亮化用太阳能发光路砖，包括透光性硬质面板、底板、光伏电池和led光源，光伏电池和led光源在太阳能发光路砖的厚度方向上错位分布；led光源包括电路板和设置在电路板上的led发光元件，led发光元件被配置为朝太阳能发光路砖的侧向发光；其中，底板和硬质面板之间设置有布光层，布光层的上表面和/或下表面形成有光线散射/折射结构；led发光元件设置在布光层的容纳槽内，容纳槽内的剩余空间由透光性灌封材料所填充；布光层与硬质面板之间通过透光性的第一封装材料层连接，布光层与底板之间通过透光性的第二封装材料层连接，光伏电池封装在第二封装材料层内。

本实用新型中，由于布光层的存在，led发光元件所射出的光线在光线散射/折射结构处发生散射和折射，避免了大量光线的直接射出，增加了整个硬质面板的发光均匀度。与此相对地，中国专利文献cn108302425a所公开的漫反射式太阳能发光路砖中，在靠近led发光元件的区域，led发光元件发出的大量光线直接从硬质面板上表面射出，从而导致靠近led发光元件的区域亮度明显高于远离led发光元件的区域，整个硬质面板的发光不够均匀。

本实用新型中，led发光元件所射出的光线在布光层的光线散射/折射结构处发生散射和折射，避免或者显著降低了光伏电池对led发光元件所发出光线的吸收，增加整个硬质面板的发光强度。光线散射/折射结构对光线进行散射和折射，从而形成了附加的发光面。由此，通过对光线散射/折射结构分布的设计，可以增强局部区域的发光亮度、突出重点；同时，拥有两个及以上的发光面可以使路砖的发光更具有立体感。

本实用新型中，led发光元件设置在布光层的容纳槽内，无需如中国专利文献cn108302425a所公开的在硬质面板中开设凹槽，使得整个硬质面板没有应力集中点，从而增加了发光路砖的承载强度。

本实用新型中，布光层与底板和硬质面板之间通过封装材料层连接，布光层容纳槽内的剩余空间由灌封材料填充，充分利用了封装材料及灌封材料的密封防水作用，结构简单紧凑，且减少了封装过程中的材料损耗及成本，提高了生产的成品率及铺装时的易操作性。

根据本实用新型的一种具体实施方式，光线散射/折射结构包括形成在布光层的上表面和/或下表面的凹点、凹线或凹面。对于凹陷状的光线散射/折射结构，其表面粗糙度较高并且尺寸较小，在封装过程中，封装材料不能够完全浸润其表面，在其表面和封装材料之间依然残留部分空气，当led光线经过这些残留的空气时，led光线将被打散，从而形成一个微小的发光点，增加了其附近区域的亮度。

根据本实用新型的另一具体实施方式，光线散射/折射结构包括形成在布光层的上表面和/或下表面的不透光或半透光的凸点、凸线或凸面。对于凸起状的光线散射/折射结构，由于其不透光或半透光的属性，led光线经过这些凸起状的光线散射/折射结构时同样会被打散，从而增加了其附近区域的亮度。

本实用新型中，光线散射/折射结构可以在布光层的上表面和/或下表面均匀或不均匀分布、或者组成图案形状。由此，可以根据所期望的照明效果对光线散射/折射结构的分布进行设计。

本实用新型中，容纳槽在布光层的厚度方向上可以穿透或不穿透布光层。

作为本实用新型的优选实施例，容纳槽沿布光层的外侧边缘设置，并与布光层的外侧边缘具有间距；led发光元件被配置为朝太阳能发光路砖的水平内侧发光。其中，led发光元件及容纳槽沿布光层的外侧边缘设置，使得光伏电池可更充分地接收太阳光，且布光层可实现更佳的布光效果。

作为本实用新型的优选实施例，led发光元件为侧发光led灯珠(即该led灯珠朝其自身的侧向发光)，电路板被封装在第一封装材料层或第二封装材料层内，以便于路砖的薄型化。

本实用新型的其他实施例中，还可以通过其他方式将led发光元件被配置为路砖的侧向发光。举例来说，作为一种可选择的方案，led光源包括垂直地设置在容纳槽内的电路板以及cob封装(板上芯片封装)在该电路板上的led芯片或焊接在该电路板上的led灯珠；作为另一种可选择的方案，led光源包括弯折成l型的电路板以及cob封装(板上芯片封装)在该l型电路板竖直部分的led芯片或焊接在该l型电路板竖直部分的led灯珠，该l型电路板的水平部分可以封装在封装材料层中。本实用新型的其他一些实施例中，可以将led光源的电路板可以完全地设置在布光层的容纳槽内。

本实用新型中，led发光元件可以为红光led灯珠、绿光led灯珠、蓝光led灯珠、白光led灯珠、wrgbled灯珠或rgbled灯珠，或者这些灯珠的任意组合。其中，led灯珠的驱动ic(集成电路)可以设置在电路板上，也可以内置于led灯珠中。作为本实用新型的一种优选实施方式，led发光元件包括内置驱动ic的rgb或wrgbled灯珠；采用内置驱动ic的led灯珠不仅可简化电路板的设计，降低路砖的面积及其封装难度，而且可以极大地提高led灯珠排列的灵活性，配合rgb或wrgbled灯珠的多色发光而实现丰富多样的光照效果。

本实用新型的优选实施例中，硬质面板为钢化玻璃板，钢化玻璃板的表面形成有防滑结构。钢化玻璃板不仅透光率高，而且具有高硬度，从而可以很好地起到对路砖的保护作用。防滑结构可以通过在钢化玻璃板表面加工凹凸不平的防滑图案或者对其表面进行磨砂处理而形成，或者在将钢化玻璃板的表面加工成凹凸不平的防滑图案的同时对其表面进行磨砂处理。

本实用新型的优选实施例中，底板为硬质材料板，例如钢化玻璃板、各类金属板、硬质塑料板等，以更好地起到防护作用；其中，特别优选的是钢化玻璃板。

本实用新型中，还可以进一步在底板的下侧设置例如橡胶、塑料等的弹性缓冲层，以缓冲路基上的小石块或沙粒对模块造成损害。其中，缓冲层可以通过例如粘结、螺钉等连接手段与底板连接。

本实用新型中，发光路砖的外形可以根据实际需求进行设置，例如为四边形、六边形、八边形以及其它形状的多边形，或者是圆形、椭圆形等各种规则或非规则形状。

为了更清楚地阐述本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1为现有技术中一种背光板式led发光路砖的结构图；

图2为现有技术中一种设有散光片的太阳能路砖的结构示意图；

图3为现有技术中一种漫反射式太阳能发光路砖的结构示意图；

图4是本实用新型发光路砖实施例1的横向剖面结构示意图；

图5是图7中led光源部分的局部放大视图；

图6是本实用新型发光路砖实施例1的led光路示意图；

图7是本实用新型发光路砖实施例2的横向剖面结构示意图；

图8是本实用新型发光路砖实施例3的横向剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例1

图4示出了本实用新型太阳能发光路砖实施例1的结构，图5其led光源部分的局部放大视图。参见图4和5，实施例1的太阳能发光路砖包括多块光伏电池1、led光源2、透光性硬质面板3和底板6；光伏电池1和led光源2在路砖的厚度方向上错位分布，布光层5与硬质面板3之间通过第一封装材料层41连接，布光层5与底板6之间通过第二封装材料层42连接。

具体地，第一封装材料层41和第二封装材料层42通过透明封装材料固化形成，第一封装材料层41和第二封装材料层42可以采用热熔性的封装材料(例如eva等)，也可以采用液体固化型(例如灌注胶、uv胶等)的封装材料；第一封装材料层41和第二封装材料层42的材质可以相同或不同。多块光伏电池1相互平齐地封装在第二封装材料层42内，光伏电池1之间以串联或者并联方式进行电路连接，以达到所期望的电压。在其他实施例中，每个路砖内可以仅具有一块光伏电池1。

布光层5为透光性材料层，其材料软化点温度接近或高于第一封装材料层41和第二封装材料层42的材料软化点温度，且其厚度接近或大于led灯珠7的高度。布光层5表面分布有光线散射/折射结构9，光线散射/折射结构9可以是在布光层5表面加工而成的表面比较粗糙的小尺寸凹点、凹线或者凹面，也可以是在布光层5表面加工而成的不透光或半透光的小尺寸凸点、凸线或凸面。对于凹陷状的光线散射/折射结构9，由于其表面粗糙度较高并且尺寸较小，在封装过程中，封装材料不能够完全浸润其表面，在其表面和封装材料之间依然残留部分空气，当led光线经过这些残留的空气时，led光线将被打散，从而形成一个微小的发光点，增加了其附近区域的亮度。对于凸起状的光线散射/折射结构9，由于其不透光或半透光的属性，led光线经过这些凸起状的光线散射/折射结构9时，led光线同样会被打散，从而增加了其附近区域的亮度。

光线散射/折射结构9可以分布在布光层5的上表面，也可以分布在下表面或者两面都有。光线散射/折射结构9在布光层5表面可以均匀分布，也可以不均匀分布或者组成图案形状。总体来讲，在需要增强亮度的区域，光线散射/折射结构9的分布要稠密些。由此，可以通过合理设计光线散射/折射结构11在布光层5表面的分布，达到所需要的光照效果。

请参阅图5，led光源2包括电路板8和焊接在电路板8上的多个led灯珠7，led灯珠7为侧发光型rgbled(三原色发光二极管)灯珠，led灯珠7的驱动ic内置于led灯珠7内部。在其他实施例中，驱动ic也可以置于外部焊接在led电路板8上。led灯珠7设置在路砖的至少相对两侧，且位于路砖相对两侧的led灯珠7相对侧向发光。

布光层5具有沿其外侧边缘设置的容纳槽10，实施例1中容纳槽10是在布光层5的厚度方向上不穿透布光层5的沉孔槽；容纳槽10与布光层5的外侧边缘具有间距。容纳槽10根据led灯珠7的排布位置而设置，其可以是跟led电路板8走向一致的线状、弧状或曲线状凹槽，也可以是跟led灯珠7位置相对应的点状凹槽；容纳槽10的横截面可以是v形、u形、半圆形或其他能够容纳led灯珠7的形状。

led灯珠7设置在容纳槽10内，被配置为朝太阳能发光路砖的水平内侧发光；容纳槽10内的剩余空间由透光性灌封材料所填充，该灌封材料将led光源2和布光层5连接在一起，同时排出容纳槽10内的空气。该灌封材料可以是液体固化型(例如灌注胶、uv胶等)的封装材料，也可以是热熔性(例如eva等)的封装材料。该灌封材料和第一封装材料层41、第二封装材料层42的材质可以相同或不同。

白天，太阳光需要穿透硬质面板3照射到光伏电池1上以产生电能；夜晚，led光源2所发出的光线需要穿透硬质面板3均匀的照射出来，因此硬质面板3选择透光率高的钢化玻璃面板。为达到市政道路的设计施工规范要求，硬质面板3上表面需要做防滑处理，例如加工成凹凸不平的防滑图案，或者进行磨砂处理，防滑处理方法不仅限于列举的这两种。另外，底板6同样可以选用钢化玻璃板。

结合图1和6所示，硬质面板3、第一封装材料层41和第二封装材料层42、布光层5和底板6紧密接触，形成一个导光层，硬质面板3上表面由于密布凹凸不平的防滑图案和/或磨砂处理从而形成导光层的出光面11，底板6的下表面是较光滑的表面从而形成导光层的反射面。led灯珠发出的光线13在导光层内进行传输，光线途经光线散射/折射结构9时将被打散，部分光线从导光层的出光面11直接射出，部分光线继续在导光层内传播，当光线到达导光层的反射面时，光线被反射进导光层继续传输，光线到达导光层的出光面11时，满足射出条件的光线直接从导光层的出光面11射出，其余的光线被散射回导光层继续传输直至最终均匀的从出光面11射出。

实施例2

请参阅图7，实施例2与实施例1相比，区别仅在于：用于容纳led灯珠7的容纳槽10在布光层5的其厚度方向上穿透布光层5，led光源2的电路板8水平地封装在第二封装材料层42内。优选地，led光源2的电路板8与布光层5的下表面接触。

实施例3

请参阅图8，实施例3与实施例1相比，区别仅在于：用于容纳led灯珠7的容纳槽10在布光层5的其厚度方向上穿透布光层5，led光源2的电路板8水平地封装在第一封装材料层41内，并与布光层5的上表面接触。

本实用新型将太阳能光伏发电技术、led照明技术和景观道路很好的融合在一起，多块发光路砖可以串联或并联组成一个系统，一个系统共用一组或多组储能电池，白天利用太阳能光伏发电，产生的电能存储在系统的储能蓄电池内，等到夜晚、雨雾天气等光照不足需要照明时、或根据使用方特定要求为led供电发光。储能蓄电池受控制中心统一控制，为系统内所有路砖同时供电，可以保证不同路砖达到相同的光照强度和时间。每块路砖内的led根据系统发出的控制信号进行开、关以及不同颜色的显示，组合出各种效果、图案、文字和标识，从而使led灯珠阵列(可以是单个模块也可以是多个模块联合)显示出各类跑马灯效果以及道路交通指示标识。

虽然以上通过优选实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的发明范围内，凡依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的保护范围所涵盖。